Comment vérifier les indications de concentration (890g/l et 38% en masse) sur l'étiquette d'une solution d'ammoniac, en utilisant une expérience avec de l'acide chlorhydrique ?

Pour vérifier les indications de concentration d'une solution d'ammoniac (NH3), en particulier une solution avec les spécifications de 890 g/l et 38% en masse, une méthode couramment utilisée est la titration acido-basique avec de l'acide chlorhydrique (HCl). Voici les étapes techniques de cette méthode de vérification :

1. Préparation de la solution titrante :
Commencez par préparer une solution d'acide chlorhydrique de concentration connue. Cette solution devrait être un standard primaire ou être standardisée avec précision à l'aide d'une substance appropriée, telle que le carbonate de sodium anhydre (Na2CO3).

2. Prise d'essai de la solution d'ammoniac :
Mesurez un volume précis de la solution d'ammoniac à analyser, en utilisant une pipette volumétrique ou une burette si le volume est petit. Il est important de noter que l'ammoniac est un gaz à température et pression ambiantes, et la solution d'ammoniac est une solution aqueuse de ce gaz. Par conséquent, cette manipulation doit être effectuée sous une hotte de laboratoire pour éviter l'inhalation de vapeurs.

3. Dilution :
Diluez ce volume dans un volume connu d'eau distillée. La dilution est nécessaire pour travailler avec des concentrations plus faibles qui sont plus appropriées pour la titration et pour minimiser les effets des erreurs de mesure.

4. Indicateur :
Ajoutez quelques gouttes d'un indicateur approprié à la solution d'ammoniac diluée. La phénolphtaléine ou le vert de bromocrésol sont des exemples d'indicateurs souvent utilisés pour ce type de titration car ils changent de couleur à un pH caractéristique de la neutralisation de l'ammoniac.

5. Titration :
Effectuez la titration en ajoutant progressivement la solution d'acide chlorhydrique de concentration connue à la solution d'ammoniac jusqu'à ce que l'indicateur signale que le point d'équivalence a été atteint (changement de couleur de l'indicateur).

6. Calcul :
Calculez la concentration de la solution d'ammoniac en utilisant la formule de titration :
\[ C_{NH3} = \frac{C_{HCl} \times V_{HCl} \times M_{NH3}}{V_{NH3}} \]
où :
- \( C_{NH3} \) est la concentration de la solution d'ammoniac en mol/l,
- \( C_{HCl} \) est la concentration de la solution d'acide chlorhydrique en mol/l,
- \( V_{HCl} \) est le volume d'acide chlorhydrique utilisé à l'équivalence en litres,
- \( M_{NH3} \) est la masse molaire de l'ammoniac (17,03 g/mol),
- \( V_{NH3} \) est le volume initial de solution d'ammoniac en litres.

7. Vérification de la concentration en masse :
Pour vérifier la concentration en masse de 38%, utilisez la densité de la solution pour convertir la concentration molaire en concentration en masse. La concentration en masse est donnée par :
\[ \text{% en masse} = \frac{C_{NH3} \times M_{NH3} \times 1000}{\text{densité de la solution}} \]

8. Vérification de la concentration en g/l :
La concentration en g/l peut être calculée en multipliant la concentration molaire par la masse molaire :
\[ \text{Concentration en g/l} = C_{NH3} \times M_{NH3} \]

En utilisant cette méthode, vous pouvez comparer les valeurs trouvées avec les spécifications de l'étiquette pour vérifier leur exactitude. Il est crucial de s'assurer que toutes les mesures sont effectuées avec précision et que l'équipement de laboratoire est étalonné pour obtenir des résultats fiables.

Pour des mesures en ligne ou automatisées, des analyseurs tels que l'Orion 8010cX ou l'Orion 2110XP peuvent être utilisés pour des analyses d'ammoniac en continu, bien qu'ils soient généralement appliqués pour des analyses dans l'eau plutôt que pour des vérifications de concentration de solutions commerciales.